Dokument 1.pdf - Universität Siegen

148 6 Zusammenfassung und Diskussion
6 Zusammenfassung und Diskussion
Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde ein Überwachungskonzept auf Basis von
geführten Ultraschallwellen entwickelt, mit dem sich Schäden in isotropen und anisotropen
Plattenstrukturen unter Berücksichtigung von Temperaturänderungen automatisch detektieren
und lokalisieren lassen. Die Problemstellung umfasste sowohl die experimentelle Realisierung
des Überwachungskonzepts wie auch die Herleitung und softwareseitige Implementierung
neuer Algorithmen.
Nach der Einleitung und einer ausführlichen Literaturübersicht erfolgte in Kapitel 2 eine
Betrachtung der Wellenausbreitungsmechanismen in isotropen und anisotropen Medien. In
beiden Fällen wurden Strategien vorgestellt, wie man auf theoretischem Weg die Phasen- und
Gruppengeschwindigkeiten der Lambmoden berechnen kann. Das Wissen um die
Ausbreitungsgeschwindigkeiten ist speziell für die Schadenslokalisation von besonderer
Bedeutung, um durch Laufzeitmessungen und einer inversen Rechnung auf den Schadensort
zurückschließen zu können. In Abschnitt 2.3 wurde anschließend ein theoretisches Modell
erläutert, das auf [GIURGIUTIU 2005] zurückgeht. Es beschreibt das Kopplungsverhalten
zwischen einem oberflächenapplizierten piezoelektrischen Aktor und der isotropen
Grundstruktur. Näherungsweise wurde hierbei davon ausgegangen, dass die Dehnung nur an
den Kanten des Aktors in die Struktur eingeleitet wird. Mit Hilfe des Modells lässt sich die
Anregbarkeit von geführten Wellen durch piezoelektrische Aktoren berechnen, welche sehr
stark von der Geometrie des Aktors und der Frequenz abhängt. Eine Anwendung des Modells
erfolgte in Kapitel 5.1, in dem die Eigenschaften von mehreren piezoelektrischen Aktoren
vergleichend bewertet wurden. Hierbei kam es zu einer guten Übereinstimmung zwischen den
theoretisch ermittelten Dehnungscharakteristiken und den experimentellen Sensorantworten.
Als Ergebnis einer umfangreichen Parameterstudie wurden solche Aktoren für die weiteren
experimentellen Untersuchungen ausgewählt, mit denen eine modenselektive Anregung
möglich war. Der Fokus in Abschnitt 2.4 lag auf dem Einfluss der Temperatur auf die
Wellenausbreitung. An dieser Stelle wurde ein Modell aus [CROXFORD et al. 2007a] erläutert,
welches die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf die Wellenausbreitung beschreibt.
Den Abschluss des Kapitels bildete die Erläuterung von einigen Grundbegriffen in Abschnitt
2.5, welche für das weitere Verständnis der Arbeit von Bedeutung waren.
In Kapitel 3.1 wurden die Eigenschaften des Überwachungskonzepts vorgestellt und die
Anforderungen an das eingesetzte Messequipment beschrieben. Das Konzept sieht zwei
Phasen vor: In der Trainingsphase erfolgt die Erfassung aller Aktor-Sensorkombinationen an